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Towers out of double walls

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[Quelle: http://repositum.tuwien.ac.at]

Konzepte für wirtschaftliche und schnell errichtbare Türme sind heutzutage gefragter denn je. Der Grund dafür ist die Energiewende und die damit einhergehende weltweite Errichtung von Windenergieanlagen. Um wirtschaftlich Strom erzeugen zu können, müssen Windenergieanlagen besonders in Schwachwindgebieten mit einer hohen Bodenrauigkeit eine große Höhe aufweisen. In der vorliegenden Arbeit wird deshalb ein neues Turmbaukonzept vorgestellt, welches besonders für hohe Türme geeignet ist. Aktuell gibt es eine große Zahl an Turmbauverfahren, die Stahl, Beton und sogar Holz einsetzen. Besonders ”kleine“Anlagen mit Nabenhöhen zwischen 80 und 120 m werden fast ausschließlich aus einteiligen Stahlrohrsegmenten mit Durchmessern bis zu circa 4,3 m hergestellt. Höhere Türme müssten massiver sein, jedoch stößt der Transport von Stahlrohren mit solchen Durchmessern im Straßennetz an seine Grenzen. Dies gab den Anstoß eine Vielzahl diverser Bauverfahren zu entwickeln, welche sich durch einen geringeren Vorfertigungsgrad im Vergleich zu einteiligen Stahlrohrtürmen auszeichnen. All diese Bauverfahren werden in der vorliegenden Arbeit beschrieben. Durchgesetzt hat sich vor allem eine hybride Betonfertigteilbauweise mit aufgesetztem Stahlrohrturm, wie sie auch für Türme der derzeit höchsten Windenergieanlagen eingesetzt wird. Die Türme benötigen allerdings hohe Vorspannkräfte, um die geforderte Steifigkeit sowie Tragfähigkeit aufzuweisen. Ortbetontürme, welche im Vergleich zu Fertigteilbetontürmen zeitintensiv in der Errichtung sind, können bei gleichem Materialeinsatz höhere Steifigkeiten sowie Tragfähigkeiten erreichen. Eine Kombination von beiden Bauweisen Fertigteil und Ortbeton würde es ermöglichen, schnell tragfähige Türme zu errichten. Das in dieser Arbeit beschriebene Turmkonzept benützt Doppelwände (Halbfertigteile) als Grundbausteine und ermöglicht daher Türme ähnlich schnell wie mit vollwandigen Fertigteilen herzustellen und dabei eine ähnliche Tragfähigkeit wie bei Ortbetontürmen zu erreichen. Hierbei sollen handelsübliche, ebene Standard-Doppelwände, welche weltweit erhältlich sind, benützt werden, um polygonale Ringsegmente zusammenzusetzen. Diese Segmente können dann aufeinander gestapelt werden, sodass der Hohlraum zwischen den Doppelwandplatten ausbetoniert werden kann. Jede Fuge ist mit Bewehrung versehen, weshalb von einer durchgängigen Lastweiterleitung in vertikaler als auch in horizontaler Richtung ausgegangen werden kann. Abschließend wird der Betonturm vorgespannt. Dieses Konzept wird in dieser Arbeit ausführlich und in unterschiedlichsten Ausführungsmöglichkeiten beschrieben. Die Machbarkeit des vorgestellten Konzeptes sowie die Sinnhaftigkeit des Einsatzes von handelsüblichen Doppelwandelementen wurde erfolgreich im Zuge der Errichtung eines Prototypen-Turmabschnitts demonstriert. Der Prototyp bestand aus sechs Segmenten mit einer Gesamthöhe von 16,15 m und einem Außeneckradius zwischen 3,85 m und 4,22 m. Die während der Errichtung gemachten Erfahrungen und durchgeführten Versuche sind in dieser Arbeit beschrieben und ermöglichen eine Weiterentwicklung des Bauverfahrens.

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Bücher, Broschüren

Ingenieurbaukunst 2021
Ingenieurbaukunst - Made in Germany
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Ernst & Sohn

 

 

Das Buch diskutiert die Zukunft des Planens und Bauens und zeigt wichtige aktuelle Bauwerke von Ingenieurinnen und Ingenieuren aus Deutschland.

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Band 1. Ingenieurbaukunst
Ingenieurbaukunst - Made in Germany
Engineering Made in Germany
2020, 184 S., 234 Farbabb. 300 mm, Softcover
Ernst & Sohn

 

 

Das Buch präsentiert die besten Bauwerke aus dem Jahrbuch Ingenieurbaukunst zwischen 2015 und 2020 in Europa und weltweit von Ingenieurinnen und Ingenieuren aus Deutschland. Herausgegeben von der Bundesingenieurkammer werden hier die Highlights der Ingenieurbaukunst made in Germany der letzten Jahre gefeiert.Die gezeigten Bauwerke wurden von einem wissenschaftlichen Beirat ausgewählt. Die beteiligten Ingenieurinnen und Ingenieure beschreiben die bautechnischen Herausforderungen ihrer Bauwerke und erläutern die konkreten Lösungen bei Planung und Ausführung. Das Buch ist eine Galerie der Spitzenleistungen der Ingenieurbaukunst made in Germany der letzten Jahre und zeigt wichtige Persönlichkeiten des deutschen Bauingenieurwesens.

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Stahlbau
DIN-Taschenbuch, Band Taschenbuch 69
14., Aufl.
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Beuth

 

 

Das DIN Taschenbuch 69 erscheint in 14. Auflage wieder als einbändige Ausgabe. Es stellt eine Auswahl der grundlegenden Normen, die für die Bemessung und Herstellung von Stahlhochbauten anzuwenden sind. Die jeweils als Originaltextversionen aufgenommenen Dokumente sind nützlich für sowohl Praktiker der Bauplanung als auch für Lehrende und Studierende an Universitäten und Fachhochschulen. Der Inhalt gliedert sich in die Bereiche: Herstellung und Ausführung // Grundlagen der Tragwerksplanung // Grundlagen der Stahlbau-Bemessung.

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Multilayered
Konstruktive Vielfalt
2019, 352 p. S., 150 b/w and 250 col. ill. 240 mm, Softcover
Birkhäuser Berlin

 

 

Das international tätige Bauingenieurbüro sbp entwirft und konstruiert seit über 30 Jahren anspruchsvolle Bauten. Diese reichen von weitgespannten, leichten oder beweglichen Tragwerken, Brücken, über herausragende Hochbauten bis hin zu Solarkraftwerken.

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Stahlbau-Kalender 2018
Stahlbau-Kalender
Schwerpunkte: Verbundbau; Fertigung
2018, 800 S., 600 SW-Abb., 220 Tabellen. 240 mm, Hardcover
Ernst & Sohn

 

 

Die erfolgreiche Verbreitung der Verbundbauweise aus Stahl und Stahlbeton im Hochhaus- und Geschossbau ist den zahlreichen Vorteilen dieser Bauweise geschuldet: wirtschaftliche Fertigung durch kurze Montagezeiten mit innovativer Anschlusstechnik, mehr Gestaltungsfreiraum mit großen Spannweiten und geringen Bauhöhen. Gegenüber dem reinen Stahlbau ermöglicht der Verbundbau außerdem intelligente ganzheitliche Lösungen durch integrierten Brandschutz. Der Stahlbau-Kalender 2018 enthält alles rund um den Verbundbau auf neuestem Stand der Technik, von der Kommentierung des Eurocode 4 bis hin zur Konstruktion und Bemessung von Trägern, Stützen, Deckensystemen und Anschlüssen. Auf die Bemessung von Verbundstützen im Brandfall wird speziell eingegangen. Außerdem werden die Verbundbrücken mit kurzer Spannweite behandelt. Der aktuelle Überblick über die Stahlbaunormung berücksichtigt die neue Musterverwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB). Der Stahlbau-Kalender ist ein Wegweiser für die richtige Berechnung und Konstruktion im gesamten Stahlbau, er dokumentiert und kommentiert verlässlich den aktuellen Stand der Stahlbauregelwerke. Zur bauaufsichtlichen Einführung von Eurocode 3 werden seit der Ausgabe 2011 systematisch alle Teile der Norm mit ihren Nationalen Anhängen kommentiert.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
Weitere Informationen rund um das Thema Bauforschung finden Sie in unserem
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Ulrike Kuhlmann, Ulrich Breuninger
Längsschubbeanspruchung bei Verbundträgern mit liegenden Kopfbolzendübeln im Hochbau. Schlussbericht
Bauforschung, Band T 2908
1999, 170 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Werden bei Verbundträgern die Kopfbolzendübel in der Betonplatte liegend angeordnet, dann wirkt bei einer Längsschubbeanspruchung der Verbundfuge Spaltzug in Plattendickenrichtung. Durch den Spaltzug entstehen Risse. Im Gegensatz zum stehenden Kopfbolzendübel wird die Rissbildung nicht behindert, da die Ausdehnung der Platte in Dickenrichtung sehr begrenzt und eine Netzbewehrung in Dickenrichtung nicht vorhanden ist. Neben den Kopfbolzenabmessungen hat die Dicke der Platte bzw. der Randabstand des Dübels entscheidenden Einfluss auf die Tragfähigkeit der Verbindung. Auch der Achsabstand der Dübel untereinander wirkt sich auf die Tragfähigkeit aus. Zusätzlich beeinflussen die Größe und Lage der Bewehrungsstähle die Tragfähigkeit. Zur Untersuchung des Einflusses der verschiedenen Konstruktionsparameter auf die Tragfähigkeit mittig in Betonplatten eingebauter, liegender Kopfbolzendübel werden Versuche und Finite-Elemente-Untersuchungen durchgeführt. Es wird eine Gleichung zur Bestimmung der Tragfähigkeit mittig in Betonplatten eingebauter, liegender Kopfbolzendübel unter Längsschubbeanspruchung in Abhängigkeit verschiedener Parameter entwickelt. Darauf aufbauend wird eine Gleichung zur Ermittlung des Bemessungswiderstandes nach Eurocode 4 vorgeschlagen. Die Duktilität mittig in Betonplatten eingebauter, liegender Kopfbolzendübel überschreitet die Anforderungen nach Eurocode 4 bei weitem.

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Einar Keintzel
Verträglichkeitsuntersuchungen zwischen deutschen Erdbebenregelungen und Eurocode 8. Abschlußbericht
Bauforschung, Band T 2846
1998, 148 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Unverträglichkeit zwischen der derzeit geltenden deutschen Erdbebennorm DIN 4149-1 und Eurocode 8 sowie die Tatsache, daß die DIN 4149-1 nicht mehr dem heutigen Kenntnisstand entspricht, haben zur Überarbeitung dieser Norm geführt. Ziel war es daher, einen Entwurf für eine solche Überarbeitung zu erstellen, der die theoretischen Vorzüge von Eurocode 8 möglichst weitgehend mit der Einfachheit der derzeit geltenden DIN 4149-1 verbindet. Die überarbeitete DIN 4149-1 soll einerseits das Konzept von Eurocode 8 übernehmen, und andererseits die wesentlich auf Bauten in Starkbebengebieten ausgerichteten Regeln aus Eurocode 8 an die tatsächlichen Bedürfnisse von Deutschland als Schwachbebengebiet anpassen. Zunächst wird ein Überblick über die Vorarbeiten zur Überarbeitung der Norm geboten, und des werden die Empfehlungen des dafür zuständigen Lenkungsgremiums dargelegt. Nach einer kurzen Erläuterung des Überarbeitungskonzepts folgen Kommentare zu den einzelnen Normkapiteln und anschließend der Textentwurf zu DIN 4149.

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G. Sedlacek, B. Hoffmeister
Schwingungsanfälligkeit für den Geschoßbau - eine Studie zur Klassifizierung der Gebrauchseigenschaften für den Eurocode 1. Abschlußbericht
Bauforschung, Band T 2736
1995, 86 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Zunehmender Optimierungs- und Ausnutzungsgrad moderner Stahl- und Verbundkonstruktionen haben zur Folge, daß die Schlankheiten und die Spannweiten von Deckenkonstruktionen immer größer werden. Diese Tendenz kann zu einer erhöhten Empfindlichkeit der Bauwerke gegenüber dynamischen Anregungen führen, was wiederum eine starke Beeinträchtigung der Gebrauchsfähigkeit nach sich ziehen kann. Soll die Gebrauchsfähigkeit hinsichtlich menscheninduzierter Schwingungen sichergestellt werden, müssen die dynamische Belastung, die Bauwerksreaktion und die Auswirkung des dynamischen Verhaltens aufeinander abgestimmt werden. Der Bericht liefert einen Überblick über den gegenwärtigen Kenntnis- und Normungsstand zu dem Thema menscheninduzierte Schwingungen, deren Ursachen und Auswirkungen. Es konnte festgestellt werden, daß hinsichtlich der anzusetzenden Belastung (Laufen, Gehen, Hüpfen) die in allen herangezogenen Quellen gewählten Ansätze weitgehend ähnlich sind. Der Vergleich der Normen, die eine Bewertung und Beurteilung der Schwingungseinwirkungen auf den Menschen ermöglichen, zeigt zum Teil deutliche Unterschiede auf.

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Jörg Schlaich, Rudolf Bergermann, Jürgen Seidel, Dietger Weischede, K. Friedrich, W. Schiel
Aufwindkraftwerke - Technische Auslegung, Betriebserfahrung und Entwicklungspotential
1989, 31 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Aufwindkraftwerke sind eine Option für die zukünftige wirtschaftliche Erzeugung von elektrischer Energie aus der Strahlungsenergie Sonne. Die erzielten experimentellen Ergebnisse in der Experimentieranlage haben gezeigt, daß die entwickelte Technologie einen Entwicklungsstand erreicht hat, der einen kraftwerksähnlichen vollautomatischen Betrieb mit einer hohen technischen Verfügbarkeit erlaubt. Die theoretischen Arbeiten demonstrieren, daß die wesentlichen meteorologischen, optischen und thermodynamischen Vorgänge gut verstanden sind und das dynamische Zusammenspiel der einzelnen Komponenten mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden kann. Damit wurde die Grundlage geschaffen, die gewonnenen Erkenntnisse auf größere Anlagen anzuwenden, um deren energetisches Verhalten unter unterschiedlichen Randbedingungen ermitteln zu können. Die durchgeführten Berechnungen zur Wirtschaftlichkeit der Aufwindkraftwerkstechnologie haben gezeigt, daß ihr ein wirtschaftliches Potential zugeordnet werden kann. Angestrebt wird der Bau einer Demonstrationsanlage im 3-5 MW-Bereich. (-y-)

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E. Giencke
Stabilitaet von langzeitbelasteten GFK-Zylinderschalen bei Berueckssichtigung des Schuettgutes
1980, 45 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bei der Untersuchung von kurzzeitbelasteten, laengsgedrueckten Zylinderschalen hat sich gezeigt, dass die Verzweigungslasten nach der linearen Schalentheorie nicht erreicht werden. Bei langanhaltender Belastung wachsen die Vorbeulen infolge des Kriechens weiter an und es kommt zu einer weiteren Erniedrigung der Beullast. Der Nachbeulfaktor haengt bei den fuer Siloschalen ueblichen r/t-Verhaeltnissen von 100 bis 200 praktisch nur vom Verhaeltnis des Umfangszuges infolge des Innendruckes zum Laengsdruck ab. Zur Erfassung des Kriecheinflusses werden in die Beziehungen fuer die Kurzzeitbelastung die durch das Kriechen vergroesserten Vorbeulen eingefuehrt. Als Kriechabminderung koennen die Werte ohne Innendruck uebernommen werden. Ferner zeigt sich, dass die in der Praxis uebliche Kriechabminderung auf der sicheren Seite liegt. (-y-)

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Zeitschriftenartikel

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Kurrer, Karl-Eugen
Obituary: Jerzy Ziolko (1934 - 2020)
Steel Construction, 2020

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Kemper, Frank; Friehe, Mirko; Fontecha, Robert; Feldmann, Markus
Konzepte für Tragstrukturen von Windenergieanlagen an Beispielen
Stahlbau, 2020

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Botz, Max; Emiroglu, Altug; Osterminski, Kai; Raith, Manuel; Wüchner, Roland; Große, Christian
Überwachung und Modellierung der Tragstruktur von Windenergieanlagen. Beitrag zu einem Digitalen Zwilling
Beton- und Stahlbetonbau, 2020

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Rehm, Jörg; Tutsch, Joram
Ehemals Armeemuseum - heute Staatskanzlei. Ein Kuppelbau aus bewehrtem Beton zwischen Tradition und Fortschritt (kostenlos)
Denkmalpflege Informationen, 2020

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Huber, Peter
Die Staatliche Materialprüfanstalt in Stuttgart. Progressive Architektur für die Prüfung neuer Baustoffe und Bauteile (kostenlos)
Denkmalpflege in Baden-Württemberg, 2020

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